Universidade estadual de campinas faculdade de Engenharia de Alimentos


  Identificação  e  quantificação  das  antocianinas  por  UPLC  (Ultra


Download 5.01 Kb.
Pdf ko'rish
bet7/15
Sana25.11.2017
Hajmi5.01 Kb.
#20863
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

4.4.5.  Identificação  e  quantificação  das  antocianinas  por  UPLC  (Ultra 
Performance Liquid Chromatography
 
Para  a  identificação  das  antocianinas  foi  utilizado  um  sistema  de 
cromatografia  líquida  de  ultra  eficiência  ACQUITY  UPLC
®
  acoplado  a  um 
espectrômetro  de  massas  quadrupolo  (UPLC-QToF-MS)  (Synapt  G2,  Waters 
Corp.,Milford, MA, USA) localizado nas dependências do Departamento de Química 
Analítica da Universidade de Cádiz (Espanha). 

70 
 
 
Os  picos  das  antocianinas  individuais  detectadas  nas  corridas 
cromatográficas foram identificados pela comparação com os tempos de retenção do 
respectivo padrão do mirtilo e analisados usando UPLC-QToF-MS. O padrão utilizado 
e mais comum foi o cloreto de cianidina. 
A concentração dos compostos identificados foi calculada pelas curvas de 
calibração  obtidas  usando  soluções  do  padrão  puro,  não  hidrolisado,  com 
concentrações variando de 0 a 60 mg/L (ppm). As antocianinas foram quantificadas 
comparando-as  com  a  reta  de  calibração,  levando  em  consideração  a  massa 
molecular de cada uma das antocianinas. Como a fruta mirtilo apresenta 14 diferentes 
antocianinas,  se  torna  economicamente  inviável  fazer  a  calibração  com  todos  os 
padrões, portanto, foi escolhido o padrão mais comum. Os resultados foram expressos 
como  mg  de  antocianina/100  g  de  resíduo  fresco  (RF).  Os  resultados  são 
apresentados como a média ± desvio padrão de três diferentes injeções. 
A Tabela 4.1, na Seção 4.4, informa para quais amostras foram realizadas 
as análises de UPLC. 
 
4.4.5.1. Materiais e solventes utilizados 
 
Foram  usados  metanol  (Merck,  Darmstadt,  Alemanha)  e  ácido  fórmico 
(Panreac,  Barcelona,  Espanha)  grau  HPLC.  Água  pura  Mili-Q  foi  purificada  em  um 
sistema de purificação de água Millipore (Bedford, MA, USA). O padrão de antocianina 
para o Lote 1 (Pelargonidin Chloride) e Lote 2 (Cyanidin Chloride) foram adquiridos da 
Sigma

Aldrich Chemical Co. (St. Louis, MO, USA).  
 
4.4.5.2. Identificação das Antocianinas por UPLC-QToF-MS 
 
O  equipamento  de  UPLC  usado  na  identificação  das  antocianinas  é 
composto pelos seguintes módulos: sistema de bomba quaternária ACQUITY UPLC, 
detector de arranjo de diodos ACQUITY UPLC, injetor automático ACQUITY UPLC, 

71 
 
 
compartimento para a coluna e detector quadrupolo ACQUITY UPLC. Para o controle 
do  instrumento  e  o  processamento  dos  dados  foi  utilizado  o  software 
Empower™ 
(versão 3.0, Waters). Extratos do Lote 1 foram passados através de um filtro de 0,20 
µm de tamanho de poro (Chromafil
® 
Xtra, PA-20/25, Alemanha). Já os extratos do Lote 
2 foram filtrados com filtros de mesma porosidade (0,20 
μ
m), porém de outra empresa 
(Membrane Solutions, Dallas, USA). 
Foi utilizada a coluna analítica ACQUITY UPLC
®
 BEH C18, 1.7 µm, 2.1 × 
100 mm (Waters, Irlanda). As temperaturas da coluna e do injetor automático foram 
mantidas a 50 e 15 °C, respectivamente. O volume de injeção dos extratos foi ajustado 
para 3,0 µL. 
A eluição da fração de antocianinas foi utilizada com fases móveis, água 
(solvente A) e metanol (solvente B) com a primeira contendo 2 % de ácido fórmico. O 
gradiente linear aplicado foi: 0 min, 15% B; 3,30 min, 20% B; 3,86 min, 30% B; 5,05 
min, 40% B; 5,35 min, 55% B; 5,64 min, 60% de B, 5,94 min, 95% B; 7,50 min, 95% 
B. O tempo de execução total da corrida foi de 12 min, incluindo 4 min para o equilíbrio 
da  coluna.  A  vazão  de  solvente foi  de  0,4  mL/min.  A  determinação  dos analitos foi 
realizada por meio de uma fonte de eletrospray (ES), operando no modo de ionização 
positivo  nas  condições  que  seguem:  vazão  de  gás  de  dessolvatação  =  700  L/h, 
temperatura de dessolvatação = 500 °C, vazão de gás do cone = 10 L/h, temperatura 
da fonte = 150 °C e voltagem do capilar 700 V. A voltagem do cone para o Lote 1 foi 
de 30 V, e a energia de colisão foi de 20 eV e modo de varredura completa foi utilizada 
(m/z = 100 - 800). Para o Lote 2, a voltagem do cone foi de 20 V, a energia de colisão 
foi de 4 eV e o modo de varredura completa foi utilizada (m / z = 100 - 1200). O efluente 
do  sistema  cromatográfico  também  passou  pelo  detector  de  arranjo  de  diodos 
(espectro UV-vis), onde as antocianinas foram monitoradas de 200 a 600 nm. 
O equipamento UPLC-QToF-MS, tem um Photodiode Array (PDA) antes de 
massa. Com isso, pode-se afirmar que os perfis do equipamento de  identificação e 
quantificação são os mesmos. Ambos estão em série. 
Todo o método foi desenvolvido e com ensaios prévios nas dependências 
do Departamento de Química Analítica da Universidade de Cádiz (Espanha). 
 

72 
 
 
4.4.5.3. Separação e Quantificação das Antocianinas por UPLC 
 
A quantificação de antocianinas foi realizada  em um  cromatógrafo UPLC 
Elite LaChrom (VWR Hitachi, Tóquio, Japão), consistindo de um injetor automático de 
amostras  (L-2200U),  um  forno  para  coluna  (L2300),  uma  bomba  (L-2160)  e  um 
detector  UV-Vis  (L-2420U).  O  forno  da  coluna  foi  ajustado  a  50  ºC  para  a 
cromatografia. O detector UV-Vis foi fixado a 520 nm para as análises. As antocianinas 
do Lote 1 foram analisadas em uma coluna C18 Halo
TM
 Hitachi LaChrom (100 x 3 mm 
de diâmetro, tamanho de partícula 2,7 µm). Um método de gradiente, usando água 
acidificada (ácido fórmico a 5%, de solvente A) e metanol (solvente B), trabalhando a 
uma vazão de 1,0 mL/min, foi utilizado para a separação cromatográfica. O gradiente 
utilizado foi o seguinte: 0 min, 15% B; 1,50 min, 20% B; 3,30 min, 30% B; 4,80 min, 
40% B; 5,40 min, 55% B; 5,90 min, 60% B; 6,60 min, 95% B; 9,30 min, 95% B, 10 min, 
15% B. Já para o Lote 2, as antocianinas foram analisadas em uma coluna Kinetex 
C18 100Å (50 x 2.1 mm I.D., tamanho de partícula 2.6 µm, Phenomenex Inc., UK). Um 
método de gradiente, usando água acidificada (ácido fórmico a 5%, de solvente A) e 
metanol  (solvente  B),  trabalhando  a  uma  vazão  de  0,7  mL/min,  foi  utilizado  para  a 
separação cromatográfica. O gradiente utilizado foi: 0 min, 5% B; 1,50 min, 5% B; 3,50 
min, 15% B; 5,00 min, 25% B; 5,50 min, 40% B; 6,50 min, 45% B; 7,0 min, 100% B; 
9,30 min, 100% B, 10 min, 10% B. 
 
4.5. Métodos de extração 
 
O processo de extração a baixa pressão pelo método Soxhlet foi realizado 
a  fim  de  comparar  os  resultados  de  rendimento  e  composição  de  extrato  com  os 
obtidos por SFE e PLE. 
 
 
 
 

73 
 
 
4.5.1. Extração Soxhlet  
 
 
As  extrações  pelo  método  Soxhlet  foram  realizadas  na  matéria-prima  do 
Lote  1  (fresca,  liofilizada  e  seca  em  estufa)  utilizando  hexano  e  metanol  como 
solventes, e cerca de 5 g de amostra. Foram realizados ensaios preliminares a fim de 
definir o tempo de extração.  
Foram realizados treinamentos para conhecer o procedimento da extração 
no aparelho Soxhlet. Inicialmente testou-se a manta de aquecimento para conhecer a 
variação  da  temperatura  do  solvente  durante  a  extração.  Para  isto foi  colocado  um 
termômetro  no  interior  da  câmara  Soxhlet  preso  por  uma  pinça  na  extremidade 
superior do extrator e suspenso para evitar o contato direto com a parede da câmara, 
pois  a  temperatura  da  parede  da  câmara  é  superior  à  temperatura  do  solvente 
condensado.  
Foram  confeccionados  cartuchos  com  papel  filtro  Qualy  (JProlab,  Cód. 
3006-5,  Curitiba-PR),  e  no  seu  interior  foi  colocada  a  amostra.  Foram  depositados 
0,2 L de solvente em balão com capacidade de 0,25 L colocado em manta aquecedora 
com controlador de voltagem (Fisaton, modelo 102, São Paulo, SP). A temperatura de 
aquecimento foi determinada visando à obtenção de refluxos em intervalos de tempo 
espaçados  e  o  tempo  de  extração  foi  determinado.  Após  o  resfriamento,  o  frasco 
coletor foi acoplado a um sistema de rota evaporação (Heidolph Instruments modelo 
Laborota  4001,  Viertrieb,  Alemanha)  com  bomba  de  vácuo  (Heidolph  Instruments, 
modelo  Rotavac  Control,  Viertrieb,  Alemanha)  a  40  ºC  e  0,11  atm,  para  remover  o 
solvente.  
A  composição  do  extrato  é  função  da  temperatura  de  extração,  mas 
também  do  tempo.  Assim,  realizaram-se  experimentos  preliminares  modificando  o 
tempo de extração e avaliando a sua influência na composição do extrato. 
 
 
 

74 
 
 
4.5.2. Extração por PLE (Lote 1)  
 
A PLE foi realizada com a matéria-prima do Lote 1 (fresca e liofilizada). A 
unidade de extração utilizada nos experimentos pode operar com células de extração 
de  três  diferentes  volumes  (5,  50  ou  100  mL)  revestidas  por  uma  “camisa”  de 
aquecimento elétrico. A unidade conta com um recipiente para conter o solvente, uma 
bomba  de  HPLC  (Thermoseparation  Products,  Modelo  3200  ConstaMetric  P/F, 
Fremoni,  EUA)  que  opera  com  vazões  na  faixa  de  0,001  a  10,0  mL/min,  um 
manômetro, uma válvula que controla a vazão do solvente, um indicador e controlador 
de temperatura, uma válvula back pressure responsável pelo controle e manutenção 
da  pressão  e  um  recipiente  de  coleta.  Todas  as  ligações  dentro  do  sistema  foram 
feitas de tubos de aço inoxidável (1/16” e 1/8”). 
Esta unidade trabalha em temperaturas 
e pressões nas faixas de 25 a 180 ºC e 0,5 a 40 MPa, respectivamente. A Figura 4.2 
mostra  um  diagrama  esquemático  da  unidade  utilizada,  e  a  Figura  4.3  mostra  a 
fotografia  da  unidade  PLE  que  foi  montada  no  Laboratório  de  Alta  Pressão  em 
Engenharia de Alimentos (LAPEA /DEA/FEA/Unicamp). 
 
 
 
Figura  4.2. 

  Diagrama  esquemático  da  unidade  de  extração  com  liquidos 
pressurizados  (PLE).  R  -  Recipiente  (solvente);  B  -  Bomba  de  solvente;  M  - 
Manômetro; V - Válvula de bloqueio; CE - Célula de extração com aquecimento; BP 

 
Válvula  back  pressure;  T 

  Controlador  e  indicador  de  temperatura;  VC 

  Vaso  de 
coleta. 

75 
 
 
 
Figura 4.3. 

 Unidade PLE. A - Bomba de HPLC; B - Manômetro; C - Válvula 
de bloqueio; D - Célula de extração com aquecimento; E - Válvula back pressure
 
A utilização dos respectivos solventes,  bem como suas combinações,  se 
baseou em estudos anteriormente realizados por Seabra et al. (2010).  
As extrações por PLE foram realizadas fixando a temperatura, pressão e 
vazão  de  solvente  em  40  ºC,  20  MPa  e  10  mL/min,  respectivamente,  e  variando  a 
proporção volumétrica de solventes, como mostra a Tabela 4.2. Água acidificada com 
pH  2,0  foi  usada  como  solvente  em  alguns  experimentos,  por  ser  indicada  para  a 
solubilização das antocianinas. Acetona também foi testada como solvente somente 
na amostra fresca. As extrações foram realizadas usando uma célula de 5 mL, e em 
duplicata. Para as amostras frescas foram utilizados 4 g e para a amostra liofilizada, 
0,8 g, sendo o restante da célula preenchido por microesferas de vidro.  
O  solvente  foi  bombeado  por  uma  bomba  de  HPLC  (Thermoseparation 
Products, Modelo 3200 ConstaMetric P/F, Fremoni, EUA) para a célula de extração 
colocada em uma camisa de aquecimento elétrico na temperatura desejada até que a 
pressão desejada fosse obtida. Após a PLE, os extratos foram resfriados rapidamente 
até  5 
o
C  em  água  gelada  para  evitar  a  degradação  das  antocianinas  e  de  outros 

76 
 
 
compostos termolábeis. A PLE geralmente requer menos tempo (tempo de extração 
varia  entre  5  a  30  minutos)  e  menor  consumo  de  solventes  que  as  técnicas 
convencionais  (MENDIOLA  et  al.,  2007).  Com  isso,  as  extrações  por  PLE  foram 
realizadas em 15 minutos e em duplicata. 
O solvente foi evaporado da solução do extrato utilizando um evaporador 
rotativo  a  vácuo  (
MARCONI,  MODELO  MA120)  com  bomba  de  vácuo  (MARCONI, 
MODELO  MA 057/3, pressão máxima de  5,3 bar e 
730 mmHg de vácuo
. Todos os 
extratos foram armazenados a -10 ºC no escuro até serem caracterizados.
 
 
Tabela 4.2. Planejamento de extrações por PLE e respectivos solventes. 
 
 
H
2
O (%) 
Etanol (%) 
Acetona (%) 
 
Amostra fresca  
(4 g) 

100 

 
50 
50 

 
100 


Água acidificada (*) 
 
 
100 
 
Amostra liofilizada 
 (0,8 g) 

100 

 
50 
50 

 
100 


Água acidificada (*) 
50 
50 

Água acidificada (*) 
(*) com ácido cítrico em pH = 2,0. 
 
4.5.3. Extrações por SFE (Lotes 1 e 2) 
 
O método dinâmico semi-contínuo de SFE foi empregado nos experimentos 
cinéticos e na determinação do rendimento global de extração da amostra fresca. Este 
método é caracterizado pela passagem contínua da solvente supercrítico pela matriz 
sólida (FERREIRA, 1999). 
Inicialmente foram realizados ensaios de SFE em uma unidade de extração 
construída  no  LAPEA  e  detalhada  na  Figura  4.4,  conforme  procedimentos 
determinados  por  Pascual-Martí  et  al.  (2001)  e  limitações  do  equipamento.  Estes 
ensaios  foram  realizados  com  40  g  de  amostra  fresca  utilizando  CO
2
  (99,5%  de 
pureza,  White  Martins,  Campinas/SP)  para  definir  a  melhor  condição  de  pressão  e 

77 
 
 
vazão de CO
2
 para as futuras etapas. Foram construídas OECs para as pressões de 
10, 15, 20, 25 e 30 MPa e vazões de CO
2
 de 1,05 
X
 10
-4
 e 1,4 
X
 10
-4
 kg/s. Segundo 
Khanal et al. (2009), a degradação de antocianinas durante o processo de extração 
não  ocorre  a  40  °C.  Por  este  motivo,  essa  foi  a  temperatura  adotada  em  todas  as 
extrações. 
Os testes foram realizados para verificar o funcionamento do equipamento 
com a matéria-prima escolhida. As pressões avaliadas nos testes preliminares foram 
de 10, 15, 20 e 25 
MPa e a temperatura foi fixada em 40 ˚C. 
O solvente empregado 
foi CO
2
 puro e todos os ensaios foram realizados em duplicata. O rendimento global 
de extração, obtido usando uma determinada razão entre massas de solvente (S) e 
de  matéria-prima  (F)  (X
o,  S/F
),  foi  calculado  relacionando  a  massa  total  de  extrato 
(Mextr) e a massa de alimentação de matéria-prima em base seca, de acordo com a 
Equação 8. 
 
(????????????, ??????/??????) = (
??????????????????????????????
??????
) ??????100
                                                                                                    (8) 
 
 
O rendimento global foi calculado usando a soma das massas dos extratos 
obtidos  nos  frascos  de  coleta.  Os  resultados  são  apresentados  como  médias 
aritméticas de experimentos realizados em duplicata. Segundo Pereira (2005), se a 
razão S/F for mantida constante para cada experimento de rendimento de extração, o 
X
0
  é  suficiente  para  determinar  a  extensão  da  influência  de  temperatura  e  pressão 
sobre o rendimento. Portanto, no presente trabalho, as SFEs tiveram seus tempos de 
extração  calculados  para  cada  experimento  e  a  razão  S/F  foi  fixada  em  10  kg 
solvente/kg matéria prima. 
A unidade de SFE é composta por uma célula de extração de aço inoxidável 
com volume de 300 mL, que suporta pressões de até 45 MPa. A unidade é equipada 
com  um  banho  de  refrigeração  que  controla  a  temperatura  do  CO
2
  na  entrada  da 
bomba,  um  banho  de  aquecimento  e  uma  manta  de  aquecimento  que  mantêm  a 
temperatura  da  célula  de  extração.  A  unidade  ainda  conta  com  uma  bomba  de 
cossolvente, um totalizador de vazão, termopares e manômetros. A Figura 4.4 mostra 
o diagrama esquemático da unidade de SFE.  

78 
 
 
 
Figura  4.4.  Diagrama  esquemático  da  unidade  de  extração  supercrítica;  V-1, 
V- 2,  V-3,  V-4  e  V-5 

  Válvulas  de  bloqueio;  V-6 

  Válvula  micrométrica; 
C -  Compressor; F - Filtro de ar comprimido; BR 

 Banho de refrigeração; B - Bomba 
(Booster);  BA 

  Banho  de  aquecimento;  I-1  e  I-2 

  Indicadores  de  pressão  e 
temperatura,  respectivamente;  IC-1  e  IC-2 

  Temperatura  da  célula  de  extração  e 
temperatura da válvula micrométrica, respectivamente; CE 

 Célula de extração (300 
mL); S 

 Sonda ultrassônica. 
 
O  CO
2
  inicialmente  estocado  no  reservatório,  é  resfriado  até  -10
o
C  no 
banho  ultratermostatizado  BR  (Marconi,  modelo  MA184,  Piracicaba-SP)  que  opera 
com etileno glicol. Desta forma, o CO
2
 é liquefeito na entrada da bomba pneumática, 
evitando a cavitação. Esta última, por sua vez, comprime o solvente até a pressão de 
extração.  O  estado  supercrítico  é  atingido  por  troca  térmica  em  uma  serpentina 
instalada dentro de um banho de aquecimento, que está regulado para a temperatura 
de extração (40 °C). A temperatura do processo é monitorada pelos termopares que 
se  encontram  em  contato  com  a  parede  externa  e  na  saída  do  leito  de  extração. 
Assume-se que a temperatura indicada seja a mesma do leito de partículas, uma vez 
que o extrator é feito de aço inox, que possui alta condutividade térmica. O solvente 
IC-1 
IC-2 

79 
 
 
escoa  através  do  leito  de  extração  e  a  vazão  é  controlada  por  uma  válvula 
micrométrica  (agulha),  que  se  encontra  na  saída  da  linha.  Esta  válvula  possui  um 
sistema  de  aquecimento  elétrico  monitorado  por  um  termopar  com  o  objetivo  de 
diminuir os efeitos da expansão Joule-Thomson. Na válvula micrométrica o solvente 
é despressurizado até a pressão ambiente e o soluto é precipitado em um recipiente 
de coleta de 100 mL. O CO
2
, agora na fase gasosa, passa pelo rotâmetro, que permite 
medir a vazão de solvente no processo. Antes de ser liberado para o ambiente, o CO
2
 
atravessa o totalizador de vazão (LAO, modelo G 0,6 ± 0,001 m³; São Paulo - SP) que 
permite calcular o volume total de solvente usado no processo.  
 
4.5.4. Extrações por SFE com cossolventes (Lotes 1 e 2) 
 
Com  base  nas  cinéticas  de  extração,  no  rendimento  global  e  na 
composição  dos  extratos  obtidos  por  SFE  com  CO
2
  puro,  foi  definida  a  melhor 
condição  de  extração.  Nessa  condição,  um  planejamento  de  extrações  com 
cossolventes  foi  realizado,  a  fim  de  obter  maior  rendimento  dos  extratos,  conforme 
descrito  por  Leal  (2008)  e  Takeuchi  (2009).  O  planejamento  está  apresentado  na 
Tabela 4.3. 
Os  experimentos  de  SFE  com  cossolvente  foram  realizados  na  unidade 
descrita na Seção 4.5.3, utilizando uma célula de extração de 300 mL. As extrações 
foram realizadas fixando a temperatura em 40 °C, a pressão em 20 MPa e a vazão de 
CO
2
 em 1,4 x 10
-4
 kg/s. Já os cossolventes adicionados ao CO
2
 foram etanol, água e 
água  acidificada  com  ácido  cítrico  (pH  2,0).  A  razão  S/F  foi  mantida  em  10  kg 
solvente/kg matéria prima. O tempo de extração estático (t
E
) (tempo em que o sistema 
carregado de CO
2
 permanece à espera do equilíbrio termodinâmico) e dinâmico (t
D

(tempo da extração em si) e a vazão de cossolvente (Q
cossolvente
) foram calculados para 
cada extração com base na densidade fornecida pelo site NIST (National Institute of 
Standars and Technology, 2013). As concentrações dos cossolventes utilizados foram 
selecionadas  de  acordo  com  estudos  prévios  de  SFE  de  compostos  fenólicos  já 
publicados na literatura (PEREIRA, 2005; ADIL et al., 2007; GHAFOORA et al., 2010) 
e também com os resultados dos testes preliminares.  

80 
 
 
Tabela 4.3. Condições experimentais de SFE com cossolventes.  
  
 
CO
2
 (%) 
H
2
O (%) 
Etanol (%) 
Adição de ácido cítrico 
(pH = 2,0) 
Experimentos com 
amostra fresca 
90 
10 


50 
50 


90 
10 


50 
50 


90 

10 

50 

50 

50 
40 
10 

90 



90 



95 



     
 
Após as extrações, todos os extratos foram congelados e posteriormente 
liofilizados em liofilizador de bancada (LioTop/LIOBRAS - São Carlos, SP, Brasil) com 
o tempo variando de 48 a 72 horas, dependendo da  umidade das amostras. Com a 
melhor  composição  de  solvente  selecionada,  com  base  nas  análises  realizadas  e 
condições do equipamento, realizou-se uma SFE com o resíduo de mirtilo liofilizado e 
outra extração com o mirtilo fresco macerado sob o abrigo de luz, ambas em duplicata. 
A partir da melhor condição de extração utilizando a matéria-prima do Lote 
1,  definida com base nos resultados obtidos nas análises físico-químicas (fenólicos 
totais,  capacidade  antioxidante  DPPH  e  ABTS  e  antocianinas)  e  no  rendimento  de 
extração, foram realizadas mais 15 (quinze) extrações com a matéria-prima do Lote 
2, para obtenção dos extratos a serem utilizados nos processos de separação com 
membranas.  Todos  os  extratos  foram  acondicionados  em  um  mesmo  frasco  e 
mantidos a -18 
o
C. 
 
Download 5.01 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling